食工原理(1)A卷

《食品工程原理》（1）期末试卷A 2006.12
一、概念题 （每空1分或每题1分） 〖共计30分〗；
1液体的粘度随温度升高而______，气体的粘度随温度的升高而______。

2处于同一水平面的流体，维持等压面的条件必须是_______、________和______________。

3流体流动时，层流底层越薄，则_________。

(A)近壁面速度梯度越小 (B)流动阻力越大
(C)流动阻力越小 (D)流体湍动程度越小
4双液体U 形差压计要求指示液的密度差_____。

(A)大 (B)中等 (C)小 (D)越大越好
5在完全湍流(阻力平方区)时，粗糙管的摩擦系数λ数值______。

(A)与光滑管一样； (B)只取决于Re ；
(C)与粗糙度无关； (D)只取决于相对粗糙度。

6离心通风机的全风压是指________________和________________之和。

7调节离心泵工作点的方法有______________，______________，_________________。

8离心泵的性能曲线中的H －q v 线是在( )情况下测定的。

(A)效率一定； (B)转速一定；
(C)功率一定； (D)管路(l +∑l e )一定。

9降尘室的生产能力只与降尘室的______有关，而与_________无关。

10流化床中，当气流速度等于颗粒的____________________时，这个气流速度称为带出速度。

11流化床中有两种不同的流化形式，即_______________和_______________ 。

12某板框过滤机，在恒定的操作压差下过滤某种水悬浮液，经两小时后，滤渣刚好充满滤框得滤液15m 3，则第一小时可得滤液为：__________。

(过滤介质阻力略而不计)
(A)7.5m 3 (B)10m 3 (C) 25.7 m 3 (D)缺条件, 无法计算。

13旋风分离器当切向进口气速相同时，随着旋风分离器的直径越大，其离心分离因数越_______。

14水在管内作湍流流动，若使流速提高至原来的2倍，则其表面传热系数约为原来的_________倍。

管径改为原来的1/2而流量相同，则其表面传热系数约为原来的__________倍。

(设条件改变后, 物性常数不变)
15 稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随______而变，不随______而改变。

16设置隔热挡板是____________辐射散热的有效方法。

挡板材料的黑度愈低，辐射散热量____________。

17 判断下面的说法中哪一种是错误的：______。

(A)在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；
(B)在同一温度下，物体的吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A和ε的物理意义相同；
(C)黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；
(D)黑度反映了实际物体接近黑体的程度。

18为防止流体因搅拌产生打旋现象，常用____________或__________方法来消除打旋。

二、计算题〖15分〗
用泵输送密度为1200 kg/m3的盐水，以25m3/h的流量流过内径为75 mm的无缝钢管。

两敞口贮槽液面间的垂直距离为25 m，钢管总长为120 m，管件、阀门等的局部阻力为直管阻力的25%。

设贮槽液面维持恒定。

试求泵的轴功率。

假设：(1)摩擦系数λ=0.03；(2)泵的效率η=0.6。

三、计算题〖20分〗
如图所示的输水系统，输水量为36 m3/h，输水管路均为φ80×2 mm的钢管，已知：吸入管路的阻力损失为2 J/kg，压出管路的压头损失为0.5 mH2O柱，压出管路上压力表的读数为245.25 kPa，试求：(1)水池与高位槽两液面的高度差；(2)水泵的轴功率（kW），设泵的效率η=70％；(3)泵入口处真空表的读数p1；(4)若泵的允许吸上高度6.5 m，水温为20℃，校核此系统的安装高度是否合适？
注：当时当地大气压为9.81×104 Pa；ρ水＝1000kg/m3。

四、计算题〖15分〗
一小型板框压滤机有框10块，长、宽各为0.2 m，在200 kPa（表压）下作恒压过滤共2 h 滤框充满，共得滤液160 L，每次洗涤与装卸时间为１h，若介质阻力可忽略不计，试求：(1)过滤常数K；(2)洗涤速率[m3/h]；(3)若表压增加一倍，其他条件不变，此时生产能力为若干？[m3滤液/h]
五、计算题〖20分〗
有一单壳程单管程列管换热器，管外用120℃饱和蒸汽加热，干空气以12 m/s的流速在管内流过，管径为φ38mm×2.5mm, 总管数为200根。

已知空气进口温度为26℃, 要求空气出口温度为86℃，试求：(1)干空气在管内流动的雷诺数Re；(2)干空气的对流传热系数αi；(3)设K i≈αi，该换热器的管长l应为多少m？(4)若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而管径增大为φ54mm×2mm。

总管数减少20%，此时的出口温度为多少？(不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失，忽略蒸汽冷凝，管壁和垢的热阻)。

定性温度下空气的物性数据如下：c p=1.005 kJ/(kg.K)，ρ=1.07 kg/m3，μ=1.99×10-5 Pa·s，λ=0.0287 W/(m·K)，Pr=0.697。

04级《食品工程原理》（1）试卷A参考答案2006.12.29
一概念题（30分）
1．减小；增大
2．同一种流体，连续，静止
3．B
4．C
5．D
6．动风压静风压
7．改变出口阀开度改变泵的转速改变叶轮直径
8．B
9．面积高度
10．沉降速度
11．散式流化聚式流化
12．C
13．小
14．1.74, 3.48
15．位置时间
16．减少愈低
17．B
18．安装挡板叶轮偏心（或倾斜、或水平）安装
二、（15分）
解：Z1+u12/2g+p1/ρg+H e=Z2+u22/2g+p2/ρg+∑H f
Z1=0，Z2=25 m，u1≈0，u2≈0，p1=p2
∑H f＝(λ×l/d×u2/2g)×1.25
∴H e=Z2+∑H f=25+∑H f4分
u=q v/A=25/[3600×0.785×(0.075)2]=1.573 m/s
∑H f=[0.03×(120/0.075)×1.5732/(2×9.81)]×1.25＝7.567 m水柱
H e=25+7.567=32.567 m 6分
N e＝q v H eρ/102=25×32.567×1200/(3600×102)=2.66 kW 3分
N=N e/η=2.66/0.6=4.43 kW 2分
三、（20分）
解：(1) u=36/(3600×0.785×0.0762)=2.2 m/s
∆Z2-3=p2/ρg+ u22/2g-∑H f2-3=245.25×103/(1000×9.81)+2.22/(2×9.81)-0.5=24.75 mH2O ∆Z=∆Z0-2+∆Z2-3=5+24.75=29.75mH2O 6分
(2)H=∆Z0-2+p2/ρg+u22/2g+∑H f0-1=5+245.25×103/(1000×9.81)+22/(2×9.81)+2/9.81=30.45m
或H=∆Z0-3+∑H f0-3=29.75+0.5+2/9.81=30.45 m
N=Hρ/102η=30.45×(36/3600)×103/(0.7×102)=4.265kW=4.3kW 6分
(3)p1=-(u12ρ/2+∆Z0-1ρg+ρg∑H f0-1)=-[2.22/(2×9.81)+4.8+2/9.81]×1000×9.81
=-5.15×104Pa(表压)= 5.15×104Pa(真空度) 5分
(4)H g=H s/-u2/2g-∑H f吸入=6.5-2.22/(2×9.81)-2/9.81=6.05 mH2O>4.8 mH2O
故合适3分
四、（15分）
解：(1)∆p=200 kPa A=0.2×0.2×10×2=0.8m2
V2=KA2τq=V/A=0.16/0.8=0.2 m3/m2
q2=KτK=0.22/2=0.02 m2/h 5分
(2)(d q/dτ)W=(1/4)(d q/dτ)E=(1/4)K/(2q)=K/8q=0.02/(8×0.2)=0.0125 m/s 5分
(3)当∆p增大一倍时，K’=2K0.22=K’τ’=2Kτ’
τ’=0.22/(2×0.02)=1 h
故生产能力为：0.16/(1+1)=0.08 m 3/h 5分
五、（20分）
解：(1)Re =0.033×12×1.07/(1.99×10-5)=21292（湍流） 3 分
(2)αi =(0.023×0.0287/0.033)×21292 0.8×0.6970.4
=0.023×0.0287/0.033×2901×0.866=50.3 W/(m 2·K) 4分
(3)K i ≈αi =50.3 W/(m 2·K)
空气流量q m =12×200×(π/4)×0.0332×1.07=2.2 kg/s 1分 Q =2.2×1.005×(86-26)=132.7 kW 1分 ∆t m =[(120-26)-(120-86)]/ln[(120-26)/(120-86)]=59℃ 1分 S i =132.7×103/(50.3×59)=44.7m 2 1分 管长l =44.7/(200×π×0.033)=2.16 m
1分
(4)原管截面=(200×π/4)×0.0332＝0.171 m 2
现管截面=(160×π/4)×0.052＝0.314 m 2
现管内流速u ’=(0.171/0.314)×12＝6.54 m/s
1分 566.050331254.6'2
.08.02
.08.0'=⎪⎭⎫
⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛'⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d u u i i αα
5.283.5056
6.0566.0'
=⨯=⨯=i i αα W/(m 2·K)
2分
S i =160×π×0.05×2.16=54.3 m 2 1分 Q’=2.2×1.005×103×(t 2-26) 1分 Q 传’=28.5×54.3×[(120-26)-(120-t 2)]/ln[(120-26)/(120-t 2)]
=28.5×54.3×(t 2-26)/ln[(94/(120-t 2)] 1分 Q’=Q 传’ 1分 ln[(94/(120-t 2)]=28.5×54.3/(2.2×1.005×103)
t 2=73.3℃ 1分。